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瓯江上的高空“接力赛”

发布时间:2022-07-29来源:中交二航
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5月27日,世界首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥——温州瓯江北口大桥建成通车。天青色的钢桁梁状如巨龙,飞跃天堑。

大桥上部结构由110榀钢桁梁构成,总长2087米,总重量约8万吨,单节段最大吊重1050吨。项目团队研发建造出世界最大吊重能力的千吨级缆载吊机专门应对针对大重量钢桁梁吊装。

针对多塔连跨复杂环境,项目团队从2020年10月开始,历时半年最终形成跨中缆梁相交区采用“千吨级缆载吊机+分体式缆载吊机”接力提升等10多种工艺。“其中最复杂的要属缆梁相交区。”项目总工郝聂冰说,在国内悬索桥中主缆大多高于桥面,但这里南北两个跨中300米区域主缆位于桥面以下。由于临近机场,主塔高度受限,又要满足3万吨级货轮通航,结合大桥矢跨比、受力合理性等多种因素,便产生了缆梁相交区。

千吨级缆载吊机的千斤顶、行走机构分别骑跨在两根主缆上,中间通过钢桁架连接,钢桁梁无法提升到超越钢桁架的高度,自然无法提升到主缆以上。这就要将钢梁提升到一定高度后,再安装分体式缆载吊机对钢梁进行接力,进而将钢梁提升到设计位置。

你方唱罢我登场

2021年7月6日,在大桥南塔与中塔、中塔与北塔间两个跨中位置的缆梁相交区,两艘运梁船已抛锚就位。主缆上的4台千吨级缆载吊机随时待命。

“梁体提升将于8:40时准时开始!注意观测!”四标项目负责人蒋建发出指令。“收到!缆载吊机指挥员请注意,液压泵站分5级加载,单个千斤顶每次加载50吨。”项目生产副经理张平回应道。

随着吊机油缸启动,每加载一级张平都会爬到梁上观察。待加载到200吨时,吊机开始受力,张平带领工人再次检查甲板,排除所有障碍物。吊机加载到1000吨时,船上钢梁开始脱空。45分钟后,一千多吨的钢桁梁在吊机牵引下超越船头。大伙心情非常激动:终于稳了!

下一步,张平转乘交通船迅速赶往南塔,结合测量观测的钢桁梁上下游高差变化,及时通知设备操作人员微调千斤顶。历经4个半小时持续吊装,钢桁梁提升至距离江面约50米高位置。

“千吨级缆载吊机的使命告一段落,但还要持续受力提着钢梁,下一步就该分体式缆载吊上场了!这期间还有更关键的软吊带安装。”张平说,“软吊带是承载工具,上方与主缆永久吊索连接,下方与钢桁梁吊耳连接。”

上下游共6根软吊带,单根长30米。要把软吊带挂到永久吊索上并不容易,要工人沿着吊杆下去高空安装。张平他们提前加工一套高空双爬梯,在两个爬梯间搭设踏板,防止工人踩空,并准备双保险安全带和专用防坠器。最终,历经2天半软吊带挂设完成。

当千吨级缆载吊机完成卸载并移开,分体式缆载吊机和托梁安装也摆上日程。正所谓“你方唱罢我登场”。

“托梁要顺桥向安装,这就要求船舶横在江中摆放,那么就会受到更强的水流冲击,姿态难以稳定。”张平回忆,我们通过多种抛锚方式对比,添加了辅助船才稳住运输船。

7月13日,随着分体式缆载吊机将钢桁梁再提升15米,钢桁梁超越主缆达到设计位置,首节钢桁梁成功吊装。随后,温州遭遇台风侵袭,大桥停工近20天,而8月初扬州地区疫情反弹导致钢桁梁无法运输。期间项目部则结合首次吊装经验得失,为后续提升效率精心筹划。经过大干快上,10月15日,缆梁相交区32榀钢桁梁全部吊装完成,全桥最难的吊装环节被攻克。

“窗口刚接法”串珠成线

“窗口期来临,请做好第17至18号节段钢桁梁刚接准备,10月23日正式启动刚接……”2021年10月20日,项目部收到来自大桥线形监控单位的提示信息。

所谓“刚接”,就是将相邻两榀钢桁梁通过高强螺栓和焊接的形式紧固连接,从而真正形成整体。

“为确保在台风区钢桁梁吊装后的稳定性,前期钢桁梁吊装时每两榀梁之间都要临时‘铰接’,就是焊接一套活动装置通过销轴将两者相连,铰接装置保留了调位空间,待大桥合龙后将会割除。”技术人员高鸿介绍说,“铰接”是“刚接”的基础。

全桥钢桁梁在合龙前,受重力作用会有多种形态变化。起初是向下垂坠的‘凹型’,随着后续梁段增加,结合调位和刚接逐渐趋于平坦,最后将变成微微上拱的设计状态。这其中“刚接”是关键。

传统钢桁梁悬索桥,是在全部梁段吊装后才能进行梁段刚接,且根据线形要求模拟压重,以确保钢桁梁成桥线形和内力,需耗费大量时间和人力、物力。

若按传统方法,大桥将面临更大的调位难度和工期压力。项目部提出“窗口刚接法”,即一边吊梁一边固接梁段,确保钢桁梁吊装和刚接同步进行。“但从哪个位置开始接是有讲究的,我们联合监控单位全面监测大桥受力状况,结合温度等多种因素确定刚接窗口期。”郝聂冰说。

全桥钢桁梁共约47.3万套高强螺栓,每个螺栓孔都要精准对位。“之所以选择10月23日开启刚接,是因为通过计算分析认为在17-18号墩之间开始刚接,最有利于精确调位和栓接,花费人力物力也最小。”从第一次开启刚接到施工全程,项目部精确选择后续刚接“窗口期”,避免了一边吊一边等的情况。

2021年12月30日,大桥成功合龙,所有钢桁梁像串珠一样形成整体。通过“窗口刚接法”相比传统方法节省工期近1个月。(杜才良)